第7講基爾霍夫定律

1、課內(nèi)試驗(yàn)項(xiàng)目操作分析單班級(jí)_姓名_學(xué)號(hào)_編制部門(mén)： 編制人： 編制日期：項(xiàng)目編號(hào)項(xiàng)目名稱基爾霍夫定律訓(xùn)練對(duì)象課程名稱電工電子技術(shù)教材電工技術(shù)電子技術(shù)基礎(chǔ)學(xué)時(shí)試驗(yàn)?zāi)康模ǎ?掌握萬(wàn)用表測(cè)量電流、電壓的方法及穩(wěn)壓電源的使用方法（） 掌握基爾霍夫定律的內(nèi)容和其在電路分析中的應(yīng)用（） 培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致，認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作作風(fēng)一、儀器設(shè)備：ZH-12通用電學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)、萬(wàn)用表二、注意事項(xiàng)：1、試驗(yàn)之前應(yīng)先檢查設(shè)備、器材的好壞。 2、電路連接時(shí)，要注意電源極性，避免反接。 3、使用萬(wàn)用表時(shí)，要正確選擇檔位，且要規(guī)范操作。若選用電壓表和電流表則應(yīng)注意選用合適量程的表，并且電路連接時(shí)要注意極性。 4、測(cè)量電壓時(shí)，應(yīng)將表

2、并在所測(cè)對(duì)象兩端；測(cè)量電流時(shí)，應(yīng)將表串入電路。三、試驗(yàn)電路： 試驗(yàn) 圖 四、操作步驟：（） 調(diào)節(jié)ZH12實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的穩(wěn)壓電源，使其輸出電壓為V，待用。（） （）按圖所示電路圖接線。（） （）經(jīng)教師檢查后接通電源，用萬(wàn)用表測(cè)電壓及各支路電流，并將結(jié)果填入表中。五、結(jié)果匯總I1I2I3UabUbcUcaUadUdb六、結(jié)果分析1、分析試驗(yàn)電路(1)中各電流的關(guān)系2、分析試驗(yàn)電路(1)中各段電壓的關(guān)系七、評(píng)分、 操作是否符合規(guī)范（40%）、 結(jié)果是否正確（30%）總分：_、 分析是否正確（30%）課題7：基爾霍夫定律課 型：講練結(jié)合教學(xué)目的 ：知識(shí)目標(biāo)：（） 掌握基爾霍夫定律。（） 學(xué)會(huì)運(yùn)用基爾霍夫定

3、律進(jìn)行電路分析。技能目標(biāo)：（1）進(jìn)一步熟悉萬(wàn)用表測(cè)量電壓、電流的方法。（2）進(jìn)一步熟練電路連接技巧。重點(diǎn)、難點(diǎn)：重點(diǎn)：（1）基爾霍夫電壓和電流定律的內(nèi)容及表達(dá)式。難點(diǎn)：（）運(yùn)用基爾霍夫定律分析電路。 （）列方程0、0過(guò)程中，電流，電壓，電動(dòng)勢(shì)字母前正負(fù)號(hào)的確定。教學(xué)分析本節(jié)課采用學(xué)生先根據(jù)電路及要求進(jìn)行試驗(yàn)，在課堂講解過(guò)程中老師再加以演示，邊演示邊講解，導(dǎo)出基爾霍夫定律的具體內(nèi)容及表達(dá)式，再詳細(xì)講解在列、方程式中，電流，電壓，電動(dòng)勢(shì)字母前正負(fù)號(hào)的確定，通過(guò)例題講解，使學(xué)生能較好的理解課程的內(nèi)容，突破難點(diǎn)。復(fù)習(xí)、提問(wèn)：（）電路開(kāi)路及短路時(shí)的特點(diǎn)？（）什么是簡(jiǎn)單電路？教學(xué)過(guò)程：一、 引入問(wèn)題：簡(jiǎn)單

4、電路是指可以用元件的串、并聯(lián)加以化簡(jiǎn)求解的電路，復(fù)雜電路是指不能用元件的串、并聯(lián)化簡(jiǎn)得以求解的電路 ，如下圖所示電路。 圖1（提問(wèn)2-3人，引起大家對(duì)本次課題的注意）引入正題：解決這一類問(wèn)題可以用基爾霍夫定律，基爾霍夫定律有兩部分，分別是基爾霍夫電流定律闡述節(jié)點(diǎn)電流之間的關(guān)系；基爾霍夫電壓定律闡述回路電壓之間的關(guān)系。通過(guò)基爾霍夫電流、電壓定律，針對(duì)上述電路中的節(jié)點(diǎn)和回路分別列出方程，再對(duì)方程加以求解，就可以解決上面提出來(lái)的問(wèn)題。那么，基爾霍夫定律究竟是什么呢？下面我們通過(guò)同學(xué)們自己的試驗(yàn)、測(cè)試來(lái)探索得出其具體內(nèi)容。為了敘述方便，先對(duì)節(jié)點(diǎn)、支路、回路三個(gè)概念作一下解釋。（1） 支路無(wú)分支的一段電

5、路，支路中各處電流相等，稱為支路電流。（2） 節(jié)點(diǎn)三條或三條以上支路的連接點(diǎn)。（3） 回路由一條或多條支路所組成的閉合電路。請(qǐng)學(xué)生回答圖1中的支路、節(jié)點(diǎn)、回路數(shù)。二、 試驗(yàn)操作提示注意事項(xiàng)，做好電路連接示范，按試驗(yàn)操作單對(duì)項(xiàng)目1進(jìn)行連接測(cè)試，并記錄好所測(cè)量的數(shù)據(jù)。三、 對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析1、 對(duì)節(jié)點(diǎn)電流關(guān)系進(jìn)行分析先通過(guò)提問(wèn)，請(qǐng)同學(xué)們回答從他們的測(cè)試結(jié)果中獲得什么發(fā)現(xiàn)，提問(wèn)2-3人。I1+I2=I3或改寫(xiě)為I1+I2-I3 = 0 =I=0即表示：在任一瞬間，一個(gè)節(jié)點(diǎn)上電流的代數(shù)和恒等于零。（分析：先確定電流的正方向，如果規(guī)定正方向向著節(jié)點(diǎn)的電流取正號(hào)，那么背著節(jié)點(diǎn)的電流就取負(fù)號(hào)）為什么？因?yàn)?/p>

6、電荷在電路中任何一點(diǎn)均不能堆積，這是由電流的連續(xù)性所決定。得出結(jié)論：基爾霍夫電流定律（KCL）：在任一瞬間，流向某一節(jié)點(diǎn)的電流之和等于流出該節(jié)點(diǎn)的電流之和。 I入=I出2、 對(duì)回路電壓進(jìn)行分析提問(wèn)2-3人，請(qǐng)同學(xué)們回答從他們的測(cè)試結(jié)果中發(fā)現(xiàn)了什么。從左回路看，沿順時(shí)針?lè)较?，是否有Uab+Ubc+Uca=0 =U=0從右回路看，沿順時(shí)針?lè)较蚴欠裼蠻 ad+ U db+Uba =0 =U =0把U用E來(lái)代替，因從數(shù)值上有U =E左回路式子可寫(xiě)成Uab+Ubc-E=0 =Uab+Ubc=E =E=（IR）（因Uca沿順時(shí)針?lè)较蚴请妷合陆捣较?，而E沿這個(gè)方向是電壓上升，所以E前面要加“-”號(hào)）即在任一

7、回路循行方向上，回路中的電動(dòng)勢(shì)的代數(shù)和等于電阻上電壓降的代數(shù)和。首先，假設(shè)電流的正方向與回路循行方向，對(duì)于式 E=（IR），凡電流方向與回路循行方向相同時(shí)，取正，相反時(shí)，取負(fù)。電動(dòng)勢(shì)的正方向與所選回路循行方向一致者，取正號(hào)，相反者，取負(fù)號(hào)。得出結(jié)論：基爾霍夫電壓定律（KVL）：在任一瞬間，沿任一回路循行方向，回路中各段電壓的代數(shù)和恒等于零。原因：電路中任意一點(diǎn)的瞬時(shí)電位具有單值性（同一點(diǎn)同一時(shí)間不可能有兩個(gè)電位值）四、 基爾霍夫定律的推廣應(yīng)用1、基爾霍夫電流定律可擴(kuò)展應(yīng)用于任一閉合面。結(jié)論：在任一瞬間，通過(guò)任一閉合面電流的代數(shù)和也恒等于零。基爾霍夫定律通常應(yīng)用于節(jié)點(diǎn)。但對(duì)于圖2中由三個(gè)電阻三角

8、形連接所組成的電路，我們給它在外面畫(huà)一個(gè)虛線圓圈；這個(gè)虛線圓圈就引成了一個(gè)閉合面。我們可以把閉合面看成一個(gè)“廣義節(jié)點(diǎn)”，基爾霍夫電流定律同樣適用于廣義節(jié)點(diǎn)。我們也可以用基爾霍夫電流定律，寫(xiě)出A、B、C三個(gè)節(jié)點(diǎn)的電流關(guān)系，從而推導(dǎo)出流入閉合面的電流關(guān)系： 根據(jù)基爾霍夫電流定律有： IA=IAB-ICA IB=IBC-IAB IC=ICA-IBC 圖2把上列三式相加即得IA+ IB+ IC=0 =I=0IBICIE即，任一瞬間，通過(guò)任一閉合面的電流的代數(shù)和也恒等于零。根據(jù)這一原理，基爾霍夫電流定律還可以推廣應(yīng)用到其它一些場(chǎng)合。例如：例1：一個(gè)晶體三極管有三個(gè)電極，各極電流的方向如圖所示，各極電流關(guān)

9、系如何？解：晶體管可看成一個(gè)閉合面 則有 IE =IB+ IC例2：兩個(gè)電氣系統(tǒng)若用兩根導(dǎo)線連接，如圖3（a），電流I1和I2的關(guān)系如何？若用一根導(dǎo)線連接，如圖3（b），電流I是否為零？解：將A電氣系統(tǒng)視為一個(gè)廣義節(jié)點(diǎn)，則對(duì)圖a有I1=I2 對(duì)圖b則有I=0圖3（a） 圖3（b）解：將A電器系統(tǒng)看作一個(gè)廣義節(jié)點(diǎn)。則對(duì)圖3（a）：I1=I2；對(duì)圖3（b）：I=0。結(jié)論：基爾霍夫電流定律可推廣應(yīng)用于廣義節(jié)點(diǎn)。 2、基爾霍夫電壓定律擴(kuò)展應(yīng)用于回路的部分電路如果把并未閉合的回路AOBA看成一個(gè)虛擬的閉合回路。 則 UAB+UB -UA =0 = UAB=UA-UB 同理，我們來(lái)看一下一段有源電路的歐姆

10、定律表達(dá)式：U=E-IR0 圖4可見(jiàn)用歐姆定律與基爾霍夫定律解答是一致的；所以基爾霍夫定律可以應(yīng)用于簡(jiǎn)單或復(fù)雜的一切電路。下面再舉一個(gè)基爾霍夫電壓定律應(yīng)用的例子。例3：在下圖所示電路中，已知U1=10V，E1=4V，E2=2V，R1=4，R2=2，R3=5，1、2兩點(diǎn)間處于開(kāi)路狀態(tài)，試計(jì)算開(kāi)路電壓U2。解：對(duì)左回路應(yīng)用基爾霍夫電壓定律可得：E1=I（R1+R2）+U1得：I=(E1- U1) /（R1+R2）=-1A再對(duì)右回路列出：E1-E2=IR1+U2得：U2=E1-E2-IR1=6V小結(jié)：基爾霍夫定律包括電流定律和電壓定律兩部分。電流定律是描述電路中節(jié)點(diǎn)電流關(guān)系的。指出任一瞬間，流入節(jié)點(diǎn)的電流恒等于流出節(jié)點(diǎn)的電流。同時(shí)，電流定律還可推廣應(yīng)用于廣義節(jié)點(diǎn)。電壓定律是描述回路電壓之間的關(guān)系的。它指出，在任一瞬間，沿任一回路循行方向，回路中各段電壓的代數(shù)和恒等于零。同時(shí)，電壓定律也可推廣應(yīng)用于回路的